CN221192322U - 混气结构、工艺腔室和镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混气结构、工艺腔室和镀膜设备，涉及半导体工艺技术领域，通过将混气结构的气孔设置为沿着第一端至第二端的方向内径尺寸逐渐增大，这样第一端的内径尺寸小于第二端的内径尺寸，气孔的内表面过渡平滑，流阻小，这样在前体从第一端进入气孔流向第二端的过程中，根据伯努利原理，前体的流速会变小，相应压强会变大，这样在气孔里前体的冷凝概率会降低，从而改善堵塞现象，以保证晶圆表面的膜厚均匀。

Description

混气结构、工艺腔室和镀膜设备

技术领域

本申请涉及半导体工艺技术领域，尤其是涉及一种混气结构、工艺腔室和镀膜设备。

背景技术

薄膜沉积技术是一种将物质沉积在基底表面形成薄膜的工艺方法，常用于制备各种材料的薄膜，它在电子器件、光学器件、纳米材料等领域具有广泛的应用，通过控沉积过程中的条件和参数，可以获得具有不同性质和功能的薄膜材料。通过薄膜沉积技术可以在晶圆等基底上形成薄膜或涂层，该薄膜或者涂层来阻挡外界环境对晶圆的侵害，稳定晶圆的性能。

原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)是一种基于化学气相沉积(CVD)的高精度薄膜沉积技术，是将物质材料以单原子膜的形式基于化学气相一层一层的沉积在晶圆表面的技术。在原子沉积过程中，将两种或更多种前体(化学反应物气体)一次一种地分别引入到晶圆表面，每个前体使表面饱和形成一个原子层，最终会沉积一层薄膜或涂层。

通常在一次沉积过程中所用到的各种前体需要从混气结构的气孔进入然后进入到混气结构的混气通道，最后在进入到反应腔内沉积到晶圆表面，然而，经发明人研究发现，目前气孔采用的是直孔，前体进入气孔后流速大压强小会进一步降温冷凝，若是某些气孔被冷凝的前体堵住会导致晶圆对应位置的膜厚偏低，而没有被堵住的气孔对应位置的膜厚则偏高，这样会导致晶圆表面的膜厚不均匀。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种混气结构、工艺腔室和镀膜设备，气孔的内表面过渡平滑，流阻小，这样在前体从第一端进入气孔流向第二端的过程中，根据伯努利原理，前体的流速会变小，相应压强会变大，这样在气孔里前体的冷凝概率会降低，从而改善堵塞现象，以保证晶圆表面的膜厚均匀。

第一方面，本申请提供一种混气结构，所述混气结构设置有混气通道以及与所述混气通道连通的多个气孔，全部所述气孔绕着所述混气通道呈圆周阵列分布，其中，所述气孔用于进气的一端为第一端，所述气孔与所述混气通道连通的一端为第二端，沿着从所述第一端至所述第二端的方向，所述气孔的内径尺寸逐渐增大。

在可选的实施方式中，所述第一端的内径尺寸大于或等于0.5mm。

在可选的实施方式中，所述第二端的内径尺寸与所述第一端的内径尺寸的比值小于或等于2。

在可选的实施方式中，所述气孔的横截面呈圆形。

在可选的实施方式中，所述气孔的内表面的母线为直线。

在可选的实施方式中，所述气孔的内表面的母线为弧线。

在可选的实施方式中，所述弧线的曲率中心位于所述弧线背向所述气孔的中心轴的一侧。

在可选的实施方式中，所述气孔的中心轴与所述混气通道的中心轴垂直。

第二方面，本申请提供一种工艺腔室，包括前述实施方式任一项所述的混气结构。

第三方面，本申请提供一种镀膜设备，包括前述实施方式所述的混气结构。

本申请实施例的有益效果包括：

通过将混气结构的气孔设置为沿着第一端至第二端的方向内径尺寸逐渐增大，这样第一端的内径尺寸小于第二端的内径尺寸，气孔的内表面过渡平滑，流阻小，这样在前体从第一端进入气孔流向第二端的过程中，根据伯努利原理，前体的流速会变小，相应压强会变大，这样在气孔里前体的冷凝概率会降低，从而改善堵塞现象，以保证晶圆表面的膜厚均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例混气结构的纵截面；

图2为本申请实施例混气结构的横截面；

图3为本申请实施例气孔的结构形式一；

图4为本申请实施例气孔的结构形式二；

图5为本申请实施例气孔的结构形式三；

图6为本申请又一实施例混气结构的横截面。

图标：100-混气结构；110-混气通道；120-气孔；121-第一端；122-第二端；123-母线。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请实施例公开了一种工艺腔室，该工艺腔室包括密闭的反应腔室和混气结构100，反应腔室包括腔体以及密封连接在腔体顶端的腔盖，混气结构100具体呈圆筒状，该混气结构100穿设于腔盖，以能够向腔体内通入气体，这样前体通过混气结构100即可到达腔体内的晶圆上以沉积。

请参考图1和图2，混气结构100设置有混气通道110以及与混气通道110连通的多个气孔120，全部气孔120绕着混气通道110呈圆周阵列分布，其中，气孔120用于进气的一端为第一端121，气孔120与混气通道110连通的一端为第二端122，沿着从第一端121至第二端122的方向，气孔120的内径尺寸逐渐增大。

在本实施例中，通过将混气结构100的气孔120设置为沿着第一端121至第二端122的方向内径尺寸逐渐增大，这样第一端121的内径尺寸小于第二端122的内径尺寸，气孔120的内表面过渡平滑，流阻小，这样在前体从第一端121进入气孔120流向第二端122的过程中，根据伯努利原理，前体的流速会变小，相应压强会变大，这样在气孔120里前体的冷凝概率会降低，从而改善堵塞现象，以保证晶圆表面的膜厚均匀。

气孔120的横截面为圆形，这样气孔120整体为一个圆锥形孔，气孔120的内表面整体为没有棱角的平滑曲面，以避免阻挡前体，保证前体从第一端121进入气孔120后流阻小，更不容易冷凝。

其中，气孔120的中心轴与混气通道110的中心轴垂直，这样在将进气结构竖直安装后，即使前体在气孔120中冷凝，由于第二端122的最低处要低于第一端121的最低处，冷凝后也会从第二端122流出，因此不会在气孔120内堆积。

第一端121的内径尺寸大于或等于0.5mm，这样可以保证气孔120加工时的公差利于控制，有利于加工，以避免气孔120第一端121内径太小而导致公差难以控制，加工困难的问题。

第二端122的内径尺寸与第一端121的内径尺寸的比值小于或等于2，也即第二端122内径不能超过第一端121内径的两倍，这样可以避免因比值过大而产生前体流速过小导致混气不够均匀的现象，保证薄膜质量。

在一个例子中，如图3所示，气孔120的内表面的母线123为直线，即气孔120呈圆锥台状的孔。

又或者如图4和图5所示，气孔120的内表面的母线123为弧线，具体可以是如图4所示弧线的曲率中心位于弧线背向气孔120的中心轴的一侧，这样气孔120呈圆形喇叭状；当然也可以是如图5所示弧线的曲率中心位于弧线靠近气孔120的中心轴的一侧，这样气孔120呈圆形的碗状。

需要说明的是，为了保证晶圆上膜厚均匀，因此可以对应调节某些孔的孔径，即在保证一个气孔120的第二端122内径与第一端121内径比值不变的前提下改变气孔120的内径，每增大0.1mm的孔径会使膜厚升高大约0.2％，因此在各气孔120的排布圆周方向上会有些区域的气孔120孔径较小，而另一些区域的气孔120孔径较大，例如图6所示，具体的设置方式不做具体限制，例如可以是相邻两个气孔120中的一个孔径较小，另一个较大，也可以是一部分圆弧区域内的气孔120孔径相同且均大于另一部分圆弧区域内的气孔120孔径。

此外，本申请实施例还公开了一种镀膜设备，其包括上述实施例的工艺腔室，因此也具有相应的结构和有益效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种混气结构，其特征在于，所述混气结构设置有混气通道(110)以及与所述混气通道(110)连通的多个气孔(120)，全部所述气孔(120)绕着所述混气通道(110)呈圆周阵列分布，其中，所述气孔(120)用于进气的一端为第一端(121)，所述气孔(120)与所述混气通道(110)连通的一端为第二端(122)，沿着从所述第一端(121)至所述第二端(122)的方向，所述气孔(120)的内径尺寸逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的混气结构，其特征在于，所述第一端(121)的内径尺寸大于或等于0.5mm。

3.根据权利要求1所述的混气结构，其特征在于，所述第二端(122)的内径尺寸与所述第一端(121)的内径尺寸的比值小于或等于2。

4.根据权利要求1所述的混气结构，其特征在于，所述气孔(120)的横截面呈圆形。

5.根据权利要求4所述的混气结构，其特征在于，所述气孔(120)的内表面的母线(123)为直线。

6.根据权利要求5所述的混气结构，其特征在于，所述气孔(120)的内表面的母线(123)为弧线。

7.根据权利要求6所述的混气结构，其特征在于，所述弧线的曲率中心位于所述弧线背向所述气孔(120)的中心轴的一侧。

8.根据权利要求1所述的混气结构，其特征在于，所述气孔(120)的中心轴与所述混气通道(110)的中心轴垂直。

9.一种工艺腔室，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的混气结构。

10.一种镀膜设备，其特征在于，包括权利要求9所述的混气结构。